固堿培訓(xùn)資料.ppt

1、50%堿蒸發(fā)及固堿裝置簡(jiǎn)介,蒸發(fā)及固堿裝置生產(chǎn)任務(wù),本裝置主要生產(chǎn)任務(wù) 蒸發(fā)工序通過三效逆流降膜工藝把來自電解車間的32%離子膜燒堿利用蒸汽，蒸發(fā)成50%燒堿，送往灌區(qū)銷售或送往固堿濃縮裝置進(jìn)行進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮。 固堿濃縮采用兩效逆流降膜工藝，使50%燒堿濃縮至98.5%以上，經(jīng)片堿機(jī)制片后包裝碼垛，進(jìn)行銷售。濃縮所需的熱量由天然氣熔鹽爐供給。,原輔材料性質(zhì)和規(guī)格 本工序所用原輔材料有： 32%液堿、50%液堿、98.5%片堿 糖、 氮?dú)狻?熔鹽、 天然氣。,堿產(chǎn)品性質(zhì)和規(guī)格,50%液堿： 分子式：NaOH，分子量：40.005， 規(guī)格：NaOH50%（wt） NaCl0.02%（wt） Na2

2、CO30.2%（wt） Fe2O30.002%（wt） 性質(zhì)：燒堿溶液產(chǎn)品俗稱液堿，有強(qiáng)堿性，有滑膩感。對(duì)皮膚、紙張、織物有強(qiáng)腐蝕性。 98.5%片堿： 分子式：NaOH，分子量：40.005， 規(guī)格：NaOH 98.5%（wt） NaCI0.05%（wt） Na2CO30.8%（wt） Fe2O30.008%（wt） 性質(zhì)：燒堿又名火堿、苛性鈉，純品是無色透明的晶體，密度2.130，熔點(diǎn)：318.4，沸點(diǎn)：1390。在空氣中易吸收水分而潮解。片堿粉塵對(duì)人體危害很大。固體燒堿及其水溶液對(duì)動(dòng)物及植物等有機(jī)物質(zhì)有強(qiáng)烈的腐蝕作用，亦能從空氣中吸收二氧化碳而變成碳酸鈉，因此，必須存放在密閉的鐵罐或塑料

3、的包裝容器中。,規(guī)格：亞硝酸鈉（NaNO2）40 ， 硝酸鈉（NaNO3）7 ， 硝酸鉀（KNO3）53 用途：片堿生產(chǎn)的載熱體。 性質(zhì)：這種熔融硝酸鹽混合物具有均熱性、導(dǎo)熱性、流動(dòng)性及化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，被工業(yè)上普遍采用，這一特定的配方又稱為“HTS”。HTS的熔點(diǎn)為142.2。溫度升高會(huì)加速熔鹽分解以及對(duì)容器材料的反應(yīng)。 熔鹽的分解主要是亞硝酸鈉的分解： 5NaN02 3NaNO3 + Na2O + N2 ，在HTS中，單鹽的熱分解溫度分別為KNO3 550、NaNO3 535、NaNO2 430；而混合鹽的熱穩(wěn)定性則優(yōu)于單純鹽。HTS在427以下非常穩(wěn)定，可使用多年而不變質(zhì)，對(duì)碳鋼和不銹鋼

4、僅有輕微腐蝕，超過450開始有緩慢分解，550以上開始加速分解，600以上分解明顯，同時(shí)熔點(diǎn)升高，從透明的琥珀色液體變成棕黑色。,熔鹽性質(zhì)和規(guī)格,因此在使用中應(yīng)控制上限溫度，以減緩熔鹽的分解。HTS的熱分解與表面材料互有影響，它在碳鋼和低合金鋼中，比在不銹鋼中分解更為顯著。當(dāng)達(dá)到熱分解溫度時(shí)，硝酸鹽放出的氧氣，可加速分解反應(yīng)并腐蝕容器與管道。當(dāng)KNO3過熱時(shí)，它與鐵或鑄鐵產(chǎn)生激烈的放熱化學(xué)反應(yīng)，有引起爆炸的危險(xiǎn)。由此可見，無論從HTS的熱穩(wěn)定性還是從與一般材料的反應(yīng)來看，使用溫度以低于540為宜。HTS是一種強(qiáng)氧化劑，使用中不得混入煤粉、焦碳、木屑、布片紙張、有機(jī)物及鋁屑等，否則會(huì)引起燃燒，甚

5、至發(fā)生爆炸等嚴(yán)重事故。在熔鹽貯槽內(nèi)通入N2封閉保護(hù)，能減輕HTS中NaNO2-的氧化，可使用5年不更換熔鹽，一般可用34年。不通入N2保護(hù)一般使用半年或1年應(yīng)全部更換熔鹽，否則熔點(diǎn)可升至210以上。,天然氣規(guī)格與性質(zhì) 規(guī)格：CH495.9% CO23% 總S20mg/Nm3 熱值 31800-32800KJ/Nm3 用途：主要用于熔鹽的加熱。 性質(zhì)：天然氣是一種無毒無色無味的氣體，其主要成份是甲烷。天然氣在0、101.352Kpa時(shí)的密度是0.7174Kg/Nm3,相對(duì)密度（設(shè)空氣的密度為1）為0.5548 Kg/ Nm3,天然氣約比空氣輕一半，完全燃燒時(shí)，需要大量的空氣助燃。1立方米的天然氣

6、完全燃燒大約需要9.52立方米空氣。如果燃燒不充分會(huì)產(chǎn)生有毒氣體一氧化碳，因此要充分燃燒的同時(shí)要保證燃燒區(qū)域和場(chǎng)所空氣流通。在封閉的空間內(nèi)，天然氣與空氣混合后易燃、易爆，混合后溫度只要達(dá)到550就燃燒，當(dāng)空氣中的天然氣濃度達(dá)到5-15%時(shí)，遇到明火就會(huì)爆炸。CH4+2O2=2H2O+CO2,即1mol甲烷需要2mol氧氣完全反應(yīng)，甲烷和氧氣體積比為1：2，氧氣在空氣中約占20%，所以甲烷和空氣完全反應(yīng)是體積比為1：10。,天然氣性質(zhì)和規(guī)格,蔗糖與氮?dú)?蔗糖 用食品級(jí)砂糖，配制成5%的水溶液，加在61%燒堿中，防止高溫熔融堿中的氯酸鹽對(duì)鎳制設(shè)備和管道的腐蝕。 氮?dú)?使用來自公用工程的純氮?dú)?，主?/p>

7、是密閉熔鹽槽，保護(hù)熔鹽，避免遇到空氣使熔鹽氧化分解，縮短熔鹽使用壽命。,燒堿是用途極廣的基本化工原料，主要用于：,1.輕紡工業(yè)，如造紙、印染等。 2.化學(xué)工業(yè)，如農(nóng)藥、染料等。 3.石油工業(yè)，如精煉石油，油脂等 4.國防，機(jī)械、醫(yī)藥工業(yè)等。,燒堿的危害及預(yù)防：,燒堿溶液落到皮膚上，尤其是高溫?zé)龎A，會(huì)因起皮膚表皮的灼傷，濺入眼中會(huì)引起失明或視力衰退。若吸入堿霧沫或濃度高的堿蒸汽可能使氣管和肺部受到嚴(yán)重?fù)p壞；如遇到堿液落到皮膚或?yàn)R入眼睛，應(yīng)立即用大量水沖洗至少15分鐘，然后用2-5硼酸水沖洗，皮膚上可涂硼酸軟膏，嚴(yán)重者送醫(yī)務(wù)室或醫(yī)院治療。 蒸發(fā)及固堿工序的燒堿特點(diǎn)是溫度高、濃度高，有強(qiáng)腐蝕性，因此

8、要求巡檢時(shí)必須戴防護(hù)眼鏡；在拆卸或檢修燒堿管道設(shè)備時(shí)戴上防護(hù)面罩，身著耐堿服或防化服。,熔鹽的危害及預(yù)防,1)傳熱熔鹽中含有極毒的亞硝酸鹽，其廢棄物不應(yīng)丟在垃圾堆中；若在循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生泄漏或?yàn)R出，則易發(fā)生水污染。應(yīng)當(dāng)待其固化后應(yīng)收在密封鋼桶中，若量非常少可用大量水沖洗。收集起來的傳熱熔鹽可溶于水中，然后可加堿溶液調(diào)至中性，最后排放。 2)在室溫下處理傳熱熔鹽的人員應(yīng)戴防毒口罩，小心操作，以避免意外吸入或與人體接觸，高溫中的熔融鹽應(yīng)避免與有機(jī)物接觸。 3)對(duì)于傳熱熔鹽的消防應(yīng)采用干粉滅火器（火焰干粉滅火器，AB干粉滅火器），因其能防止火焰形成。 4)HTS是一種強(qiáng)氧化劑，使用中不得混入煤粉、焦碳、

9、木屑、布片紙張、有機(jī)物及鋁屑等，否則會(huì)引起燃燒，甚至發(fā)生爆炸等嚴(yán)重事故。 5)裝置防護(hù)：裝置應(yīng)在可允許的操作條件下及安全范圍內(nèi)運(yùn)行，內(nèi)部有聯(lián)鎖及安全裝置，保證裝置安全運(yùn)行。當(dāng)操作超出極限時(shí)，即發(fā)出報(bào)警信號(hào)并使裝置相應(yīng)部分停車。,生產(chǎn)基本原理,降膜法生產(chǎn)50%液堿是使堿液與加熱源的傳熱蒸發(fā)過程在薄膜傳熱狀態(tài)下進(jìn)行。 堿液從32濃縮至50液堿。本工序工藝采用三效逆流降膜蒸發(fā)工藝， 效降膜換熱器用中壓蒸汽（0.8MPa）加熱；效降膜換熱器利用效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽為加熱源， 效降膜換熱器利用效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽為加熱源，并在真空下進(jìn)行蒸發(fā)。,工藝流程簡(jiǎn)述,降膜法濃縮工藝是使堿液與加熱源的傳熱蒸發(fā)過

10、程在薄膜傳熱狀態(tài)下進(jìn)行。降膜法濃縮工藝可分為兩個(gè)階段 蒸發(fā)工序：堿液從32濃縮至50液堿。本工序工藝采用三效逆流降膜蒸發(fā)工藝， 效降膜蒸發(fā)器用中壓蒸汽加熱；效降膜蒸發(fā)器用效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸氣為加熱源， 效降膜蒸發(fā)器用效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸氣為加熱源，并在真空下進(jìn)行蒸發(fā)。 固堿工序：50液堿制片堿同樣采用兩效逆流降膜工藝。將從蒸發(fā)來的50%液堿利用效濃縮器產(chǎn)生的二次蒸氣作為熱源，通過效降膜濃縮器濃縮至62%，效濃縮器以熔融鹽為載熱體把62%燒堿濃縮至98.5%熔融堿，再經(jīng)片堿機(jī)制成片狀固堿。,降膜沸騰傳熱過程,當(dāng)液體進(jìn)入降膜蒸發(fā)器中垂直的加熱管內(nèi)，液體被加熱源（蒸汽或熔鹽）加熱而達(dá)到沸騰。在沸騰

11、的流體中，液體和蒸汽是二相混合流動(dòng)的，故它是二相流動(dòng)的沸騰給熱過程。 在降膜蒸發(fā)的過程中，當(dāng)液體的加熱面上有足夠的熱流強(qiáng)度或壁面溫度超過液體溫度一定值時(shí)，在液體和加熱面之間會(huì)產(chǎn)生一層極薄的液層（滯流熱邊界層）從而形成溫差。此極薄的液層（膜）受熱發(fā)生相變，吸收潛熱而蒸發(fā)，這樣，管內(nèi)液體不必全部達(dá)到飽和溫度，就在加熱面上產(chǎn)生氣泡而沸騰。這時(shí)氣泡的過熱度超過從膜內(nèi)傳熱的溫差，所以蒸發(fā)完全是在膜表面進(jìn)行的，這種沸騰叫表面沸騰。對(duì)于表面沸騰的蒸發(fā)，必須具備以下兩個(gè)條件：,液體必須過熱：在表面沸騰蒸發(fā)時(shí)，液體在壁面獲得熱量升高溫度。而達(dá)到氣泡形成的過熱度時(shí)，緊貼在加熱面上的薄膜層液體層內(nèi)存在著很大的溫度梯

12、度，此時(shí)液體就汽化，蒸發(fā)形成氣泡，所生成氣泡內(nèi)的液體，隨壁面的過熱度的增加而增大，而使氣泡不斷的從壁面上產(chǎn)生、長大和脫離，形成表面沸騰。 有汽化核心：汽化核心的產(chǎn)生是由于有加熱面上細(xì)小凹坑所形成的空穴，及在空穴中所密封的氣體或蒸汽，汽化核心在加熱面上產(chǎn)生時(shí)總是很小的，開始成長時(shí)，受慣性效應(yīng)和表面張力效應(yīng)的支配，加劇了氣液交界面上的蒸發(fā)和傳熱程度。這是因?yàn)樯傻臍馀莸膲毫蜏囟仁冀K是大于周圍液體的壓力和溫度的緣故。如果周圍液體達(dá)到了飽和溫度，這時(shí)的沸騰就轉(zhuǎn)為飽和泡核沸騰。 然后，在降膜蒸發(fā)濃縮過程中，由于形成的二次蒸汽的流速很高，將液體拉成一層薄膜，流動(dòng)速度很快，故環(huán)狀流中有一個(gè)高速的蒸汽中心和

13、一個(gè)流體環(huán)，氣液界面上受到高流速的蒸汽干擾，紊流程度劇烈，使壁面的傳熱機(jī)理由飽和泡核沸騰給熱轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^液膜的強(qiáng)制對(duì)流的給熱。此時(shí)，熱量的傳遞方式也變?yōu)橥ㄟ^薄膜液層在液膜表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的蒸發(fā)，給熱系數(shù)很高。因此又稱為薄膜蒸發(fā)。這時(shí)，通常在液膜內(nèi)不再有氣泡產(chǎn)生，熱量主要是通過液膜的導(dǎo)熱和液膜表面的蒸發(fā)進(jìn)行傳熱。,影響成膜的因素：,堿液流量過小，在降膜蒸發(fā)過程中，出現(xiàn)壁面液膜的斷裂變干現(xiàn)象。如果出現(xiàn)這種現(xiàn)象，將使給熱系數(shù)大大下降； 堿液流量太大，而加熱源的溫度低，造成液體過熱度不足，達(dá)不到沸騰，不能形成降膜蒸發(fā)的現(xiàn)象。 因此，進(jìn)入蒸發(fā)器堿液流量的大小和加熱源的溫度，直接影響成膜及膜的厚度，所以控制好進(jìn)

14、入蒸發(fā)器中液體的流量及加熱源的溫度，在膜式蒸發(fā)中是至關(guān)重要的。,加糖原理及反應(yīng)機(jī)理,在片堿生產(chǎn)中，高溫的濃堿對(duì)鎳設(shè)備有一定的腐蝕性。腐蝕的原因主要是堿液中所含氯酸鹽在250以上時(shí)會(huì)逐步分解，并放出新生態(tài)氧與鎳材發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鎳層。氧化鎳易溶于濃堿中而被堿液帶走。這樣的過程在濃堿蒸發(fā)中反復(fù)進(jìn)行而導(dǎo)致鎳制設(shè)備的腐蝕損壞。離子膜堿雖然含氯酸鹽僅有20-30mg/L，但為了保持設(shè)備的長期壽命，仍需要處理除去氯酸鹽。常用的處理方法是在原料液中加入糖液。這種方法比其他方法如離子交換法、亞硫酸鈉法優(yōu)越的多，其主要原因是操作簡(jiǎn)單、無須加許多設(shè)備，另外糖資源易得，而且價(jià)格低廉。 其反應(yīng)機(jī)理為 C12H22O

15、11 + 8NaClO3 = 8NaCl + 12CO2 +11H2O 生成的CO2即與NaOH反應(yīng) CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O 生產(chǎn)中實(shí)際加入糖量是理論量的2倍,也有的甚至是建議值的68倍，這樣做會(huì)使反應(yīng)進(jìn)行的很完全。由于在反應(yīng)過程中產(chǎn)生CO2，因此在堿產(chǎn)品中Na2CO3的含量會(huì)增加一些，當(dāng)然同時(shí)也增加了產(chǎn)品中NaCl的含量。,真空蒸發(fā)原理,液體表面的壓力越低，它的沸點(diǎn)也越低。所以，在無法增大供汽能力和設(shè)備生產(chǎn)能力的情況下，采用真空裝置（在效體后設(shè)置真空泵）降低效體內(nèi)堿液表面的壓力，達(dá)到增加傳熱溫差，加快蒸發(fā)速度的目的。因此，在生產(chǎn)過程中，為了降低液體的沸點(diǎn)、提高溫

16、差、加速二次蒸汽的逸出，降膜蒸發(fā)器常常在負(fù)壓下工作。,蒸發(fā)工藝流程堿（堿溶液）流程,從電解工序送來的32堿液先進(jìn)入32堿液緩沖槽，利用32%堿輸送泵將堿液送入 效降膜蒸發(fā)器，在真空下濃縮至36%，用36堿液泵通過3#、4#堿預(yù)熱器，用50%熱堿和中壓蒸氣冷凝水加熱后送至效降膜蒸發(fā)器加熱濃縮至40%。再用40%堿泵通過1#、2#堿預(yù)熱器分別和效產(chǎn)出的50%堿液和效蒸汽冷凝水槽出來的蒸汽冷凝水換熱后進(jìn)入效降膜蒸發(fā)器，加熱濃縮至50%。然后用50%堿泵通過1#、4#堿預(yù)熱器降溫冷卻，在通過成品堿冷卻器用循環(huán)水冷卻至70，化驗(yàn)合格后，一部分送往液體灌區(qū)50%堿儲(chǔ)槽出售，一部分送固堿裝置進(jìn)行進(jìn)一步濃縮制

17、片堿，如不合格則返回32%堿緩沖槽繼續(xù)循環(huán)蒸發(fā)。,蒸發(fā)工序蒸汽及冷凝水流程,一次中壓蒸汽（0.8Mpa）直接進(jìn)入效降膜蒸發(fā)器，用于將堿液從40%濃縮至50%，蒸汽放出潛熱后的冷凝水進(jìn)入蒸汽冷凝水貯槽,出來后分別和進(jìn)入效的40%NaOH和進(jìn)入效的36%NaOH經(jīng)過2#和3#堿預(yù)熱器換熱后，最后送往脫鹽水站或合成鹽酸；由效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽（從堿液中蒸發(fā)出來）進(jìn)入效降膜蒸發(fā)器，作為將堿液從36濃縮至40%的加熱蒸汽，由效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入I效降膜蒸發(fā)器, 作為將堿液從32%濃縮至36%的加熱蒸汽，由I效降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽（有些廠家又叫三次蒸汽），經(jīng)過表面冷凝器（用循環(huán)水冷卻）

18、冷凝，冷凝后的冷凝水和效、I效所產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)入工藝?yán)淠?，然后用工藝?yán)淠茫徊糠钟糜趬A泵密封水、洗效、洗篩網(wǎng)和二次氣增濕用水，另一部分送往化鹽工序利用。未被冷凝的蒸汽及蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的不凝氣通過真空泵抽吸放空，以保證I效降膜分離器堿液液面保持真空，以降低其沸點(diǎn)，加快蒸發(fā)速度。,固堿工藝流程簡(jiǎn)述（堿系統(tǒng)）,從蒸發(fā)工序送來的合格50%堿液進(jìn)入固堿工序預(yù)濃縮器，加熱濃縮至62%，通過加入糖液后，用62%堿泵送入最終濃縮器，用高溫融鹽加熱濃縮至98.5%。最終產(chǎn)出的熔融堿經(jīng)過堿分配器送入4臺(tái)片堿機(jī)，經(jīng)片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)掛堿后，用循環(huán)水冷卻轉(zhuǎn)鼓上的堿，經(jīng)刮刀制片后進(jìn)入料倉落到包裝機(jī)內(nèi)，經(jīng)過半自動(dòng)包裝機(jī)進(jìn)行包裝后，經(jīng)過叉車送往成品倉庫，碼垛貯存。從半自動(dòng)包裝系統(tǒng)產(chǎn)生的堿粉塵等雜質(zhì)經(jīng)除塵系統(tǒng)除去。,從最終濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽作為預(yù)濃縮器蒸發(fā)的熱源，預(yù)濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)表面冷凝器冷凝后和預(yù)濃縮器來的工藝?yán)淠煌M(jìn)入工藝?yán)淠邸Ｅc蒸發(fā)的工藝?yán)淠煌椭撩擕}水站。未被冷凝的蒸汽及濃縮過程中產(chǎn)生的不凝性氣體通過真空泵抽吸放空，以保